Falcon 9 is een tweetrapsraket uit de Falcon-reeks, ontworpen en gebouwd door SpaceX. Hij maakte in 2010 zijn introductievlucht. Het raketontwerp is sindsdien stapsgewijs geüpgraded waardoor de prestatiekracht flink toenam.
De "9" in de naam "Falcon 9" verwijst naar de samenstelling van negen Merlin 1-raketmotoren in de "core-booster". Deze eerste trap is ontwikkeld om meerdere keren te gebruiken en werd in "vlucht 32" op 31 maart 2017 voor het eerst daadwerkelijk opnieuw ingezet na gebruik in "vlucht 23" op 8 april 2016. Door deze ontwikkeling kan Spacex naar verwachting tot 30% besparen op de kosten per lancering vanaf begin 2018.Nos.nl Vijf vragen over de herbruikbare raket van Spacex. Gearchiveerd op 7 oktober 2022.
De Falcon 9 is sinds 2017 op jaarbasis de meest gelanceerde draagraket van de wereld. In november 2018 werd de Falcon 9-Block-5 door NASA’s Launch Services Program gecertificeerd als categorie 3-lanceertuig.SpaceX Statement: Falcon 9 Certified by NASA LSP as Category 3 Launch Vehicle, SpaceRef, 8 november 2018 Daarmee wordt de Falcon 9 uiterst betrouwbaar geacht en is de raket goedgekeurd voor lanceringen van NASA’s duurste satellieten en ruimtesondes. Sinds 2020 wordt de raket ook voor het lanceren van de bemande ruimteschepen van het type Crew Dragon ingezet.
SpaceX groeide door het succes van de Falcon 9, waarmee er in 2018 twintig lanceringen werden uitgevoerd, uit tot de marktleider op het gebied van lanceringen. Anno 2024 worden wekelijks twee of meer Falcon 9’s gelanceerd.
Specificaties miniatuur|Een Falcon 9 FT aan de vooravond van de lancering van missie Iridium NEXT 1 op lanceercomplex SLC-4E van Vandenberg Air Force Base. De Falcon 9-Block-5, de huidige en definitieve uitvoering van Falcon 9 die in mei 2018 zijn eerste vlucht maakte is in staat om in "expendable mode" 22.800 kilogram aan vracht in een LEO (low Earth orbit, lage baan) te brengen, dat is een baan op een hoogte van ongeveer 350 tot 1400 kilometer, wanneer de beschikbare stuwkracht volledig benut wordt. Er kan een vracht van 8.300 kg in een GTO (geosynchronous transfer orbit, geosynchrone overdrachtbaan) gebracht worden, niet te verwarren met een GSO (geosynchronous orbit, geosynchrone baan): de vracht van maximaal 8.300 kg moet zelf de raketmotor en brandstof hebben voor de overgang van GTO naar GSO.
Het maximale gewicht van de lading wordt kleiner als de eerste trap van de Falcon 9 van het herbruikbare type is, ongeveer dertig tot veertig procent minder. Overigens komt het weinig voor dat de huidige uitvoering Falcon 9-Block-5 in expendable mode vliegt. Het is goedkoper om een Falcon Heavy in te zetten dan een Block-5-booster in zee te dumpen en een nieuwe te moeten bouwen.
Ontwikkeling miniatuur|De eerste Falcon 9 werd in 2008 voor de mating test op het parkeerterrein bij Cape Canaveral Lanceercomplex 40 in de openlucht geassembleerd. Het eerste ontwerp van de Falcon 9 werd in 2005 gepresenteerd en zou aanvankelijk met Merlin 1B-motoren worden uitgerust en een krachtiger negenmotorige variant zijn van de vijfmotorige Falcon 5 die SpaceX al in ontwikkeling had. De Merlin 1B werd echter doorontwikkeld tot de krachtiger Merlin 1C, die zich bewees op de Falcon 1. De Falcon 5 werd uiteindelijk geannuleerd en ook Falcon 1-operaties werden stopgezet.
Voor de ontwikkeling van de Falcon 9 ontving SpaceX vanaf 2006 subsidies van NASA in het kader van Commercial Orbital Transport Services-programma waarvoor SpaceX ook de Dragon ontwikkelde. In 2008 werden op SpaceX' testterrein in McGregor de eerste tests met een Falcon 9 uitgevoerd en werd nabij Cape Canaveral Lanceercomplex SLC-40 bij gebrek aan een hangar (die nog gebouwd moest worden) in de open lucht een eerste Falcon 9 1.0 geassembleerd en op het lanceerplatform gezet voor een mating-test waarbij gekeken werd of alle grond- en raketsystemen goed pasten en samenwerkten. Bijzonder aan deze raket was dat deze met een "payload fairing" was uitgerust. De Falcon 9 1.0 heeft namelijk nooit met payload fairing gevlogen. In 2010 was alles gereed voor de eerste lancering.Overzicht van de ontwikkeling van de Falcon 9 tot 2015, Space Launch Report
Operationeel De eerste Falcon 9-vlucht werd, na enkele keren te zijn uitgesteld, op 4 juni 2010 vanaf platform 40 van de ruimtehaven Cape Canaveral Air Force Station met succes gelanceerd. De lading van deze raket, een Dragon-massasimulator, werd in een baan om de aarde gebracht. De tweede vlucht, de eerste met het onbemande SpaceX Dragon-ruimtevaartuig boven op de draagraket gemonteerd, vond plaats op 8 december 2010. Na de lancering vanaf Cape Canaveral ging de Dragon twee keer rond de Aarde om uiteindelijk in de Grote Oceaan te eindigen.
De eerste uitvoeringen van de Falcon 9 vielen in de "medium lift"-categorie, maar door een aantal tussentijdse aanpassingen is de transportcapaciteit naar de lage aardbaan vergroot tot meer dan 20.000 kg, met als gevolg dat latere uitvoeringen van de raket geclassificeerd worden als "heavy lift vehicle" (categorie zwaar transport).
SpaceX heeft een contract met NASA om het Internationaal ruimtestation (ISS) te bevoorraden, in het kader van het "Commercial Resupply Services"-programma. Daartoe wordt de Dragon-module gelanceerd met het rakettype Falcon 9. Voor het "Commercial Crew-programma" wordt volgens planning vanaf 2019 ISS-bemanning vervoerd met Dragon 2, met eveneens een Falcon 9 als raket voor de lanceringen. Ook is de Falcon 9 door het Pentagon als EELV gecertificeerd voor al dan niet geheime militaire missies. Verder wordt de Falcon 9 ingezet voor lancering van zowel commerciële als overheidssatellieten.
De Falcon 9 is in staat om meerdere satellieten tegelijk te lanceren. Om die reden heeft SpaceX de lichtgewicht-Falcon 1 – die aan de basis van de technologie van de Falcon 9 stond – buiten gebruik gesteld. Voor zogenaamde polar-orbit-missies die een baan om de aarde over de noord- en zuidpool hebben of (de zelden voorkomende) missies die tegen de draairichting van de aarde in gaan (naar het westen vliegend dus), lanceert SpaceX ook Falcon 9- en eventueel in de toekomst Falcon Heavy-raketten vanaf Vandenberg Air Force Base in Californië.
Sinds 2017 wordt de eerste trap van de Falcon hergebruikt. Niet alle klanten wilden in het begin gebruik maken van de goedkopere gebruikte boosters. Dat veranderde al snel. NASA en commerciële klanten gingen al gauw gebruikte boosters toestaan. In 2020 stond het Pentagon voor het eerst gebruikte boosters toe voor de lancering van nationale veiligheidssatellieten (in dit geval GPS-satellieten) waarmee ook de laatste grote klant van SpaceX om is en de veiligheid van zogenaamde flight proven booster erkent.
Ontwerp miniatuur|Het logo van de Falcon 9 De Falcon 9 is een lange maar betrekkelijk smalle tweetrapsraket. De diameter van beide rakettrappen is 3,66 meter. Dit is de maximum diameter waarmee het mogelijk is om ze over de weg te kunnen vervoeren tussen de fabriek in het Californische Hawthorne, de testfaciliteiten in Texaanse McGregor, en de lanceerfaciliteiten in Florida, Zuid-Texas en Californië. Bij een grotere diameter zouden tunnels, viaducten, bruggen en bovengrondse telefoon-en-elektriciteitsleidingen obstakels vormen.
Trappen Falcon 9 is opgebouwd uit twee trappen. De eerste trap wordt vaak de "core-booster" genoemd en de tweede trap wordt "upperstage" genoemd. De core-booster wordt voortgestuwd door negen SpaceX Merlin 1C- of 1D-raketmotoren met een totale voortstuwingskracht van ongeveer 5,8 MN.Noot: MN is een afkorting van meganewton. Eén miljoen newton is ongeveer gelijk aan de zwaartekracht die een massa van 100.000 kg ondervindt op de Aarde. De Merlins worden ontstoken met TEA/TEB, een pyrifore ontstekingsvloeistof die een mix is van tri-ethylboraan en tri-ethylaluminium. Het gewicht van een lege core-booster is ongeveer 27.000 kg en de hoogte is 48 meter (inclusief de vaste tussenring). De bovenste trap wordt voortgestuwd door een, voor vacuüm aangepaste, Merlin-motor. Zowel Merlin 1C als 1D werken op RP-1 als brandstof, een voor raketaandrijving aangepaste kerosine. Voor de chemische reactie (ontbranding) wordt vloeibare zuurstof ("liquid oxygen", afgekort als LOX) ingezet.
Vier kleine hypergolische Draco-motoren zorgden op de Falcon 9 1.0 voor de besturing, op de latere uitvoeringen zijn deze vervangen door stuwers van koud-stikstofgas (nitrogen cold gas thrusters). Voordeel hiervan is dat de zeer giftige brandstof hydrazine niet meer aan boord van de Falcon zelf is waardoor een gelande booster betrekkelijk snel, veilig te benaderen is. Veel ladingen zoals Dragons en satellieten gebruiken echter wel hydrazine.
Voor de gecontroleerde landing is de core-booster onderaan uitgerust met een landingsgestel bestaand uit vier hydraulisch uitklapbare poten met een locking-mechanisme en bovenaan zogenaamde "grid fins" om na terugkeer in de atmosfeer mee te kunnen sturen. Om de brandstoftanks onder druk te houden wanneer tijdens de vlucht de brandstof eruit gebruikt wordt, zitten er heliumflessen in de tanks die de vrijkomende ruimte aanvullen met helium.
Varianten Falcon 9 v1.0 miniatuur|Dragon-missie CRS-2 werd met een Falcon 9 v1.0 gelanceerd. De Falcon 9 v1.0 werd aangedreven door negen SpaceX Merlin 1C-raketmotoren, die ook in de eerdere Falcon 1 met succes werden gebruikt. De motoren van de eerste trap waren in een zogenaamde 3x3-ophanging geplaatst. Van de Falcon 9 v1.0 werden er vijf stuks gelanceerd. Deze raket was met een lengte van 47,8 meter een stuk korter dan de latere uitvoeringen. De eerste vlucht was op 4 juni 2010 en de laatste op 1 maart 2013. De Falcon 9 v1.0 heeft alleen Dragons en op de eerste vlucht een Dragon-massasimulator gelanceerd.
Falcon 9 1.1 miniatuur|De 3x3 configuratie van de Falcon 9 v1.0 en de octaweb-configuratie van de Falcon 9 v1.1 en latere versies De Falcon 9 v1.1 was 60% krachtiger en werd aangedreven door negen SpaceX Merlin 1D-raketmotoren die krachtiger zijn (de stuwkracht-gewichtsverhouding van de Merlin 1D is de effectiefste voor een raketmotor tot nog toe), waardoor de raket meer vracht kan meenemen. De motoren van de eerste trap werden in een zogenaamde octaweb-configuratie opgehangen met een motor in het midden en acht motoren in een cirkel eromheen.
De Falcon 9 v1.1 werd in september 2013 voor het eerst met succes gelanceerd.. Gearchiveerd op 7 juli 2023. Vanaf januari 2015 was SpaceX bezig met het rechtstandig laten landen van de eerste trappen van de Falcon9 v1.1 op een zelfsturend drijvend platform (Autonomous Spaceport Drone Ship, ASDS) in de oceaan. Anno april 2015 waren er drie mislukte pogingen gedaan. Tweemaal viel de booster om en eenmaal werd (bewust) niet op het schip maar in zee geland wegens storm.
Deze raketten, die met uitklapbare poten waren uitgerust, werden in de ontwikkelingsperiode (2013-2015) op het 'launch manifest' aangegeven als Falcon 9R of afgekort F9R, maar die toevoeging is verdwenen toen het standaard werd om Falcon 9 van een landingsgestel te voorzien. De toegevoegde "R" stond voor 'reusable' (herbruikbaar). Het doel van deze landingen is zo min mogelijk schade aan de eerste trap te veroorzaken, zodat ze snel met slechts een kleine controle-en-opknapbeurt kunnen worden hergebruikt.
Eerder landden de vastebrandstof hulpraketten van de spaceshuttle aan een parachute in zee. Die raakten echter zwaar beschadigd door het zeewater, waardoor de opknapbeurt een dure en tijdrovende bezigheid was die vrijwel geen besparing opleverde.
Van de Falcon 9 v1.1 werden er vijftien stuks gelanceerd. Met dit type is uiteindelijk geen succesvolle landing uitgevoerd hoewel de laatste booster (waarvan een poot niet goed vergrendeld was en terug inklapte waarna de raket omviel) er dichtbij kwam.
Falcon 9 Full Thrust